Sistema fotovoltaico utilizando um conversor monofásico-trifásico com condicionamento ativo de energia para aplicações em redes monofásicas rurais

• Autor(a) principal: Pelz, Guilherme Masquetti
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7160
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Sistemas de energia fotovoltaica; Conversores de corrente elétrica; Sistemas de energia elétrica – Controle; Photovoltaic power systems; Electric current converters; Electric power systems - Control

Este trabalho propõe um sistema fotovoltaico acoplado a um conversor de energia de entrada monofásica e saída trifásica, com condicionamento de energia série e paralelo, chamado de PVUPQC-Mono-Tri. Este sistema é capaz de injetar a energia drenada do painel fotovoltaico na rede elétrica, condicionar a energia drenada da rede para alimentar as cargas e fornecer tensões trifásicas (com neutro) às cargas, minimizando diversos problemas de qualidade de energia tanto para as cargas quanto para a rede, como: afundamentos e elevações de tensão, harmônicos na tensão e na corrente, entre outros. O sistema de potência é composto por quatro inversores half-bridge. O barramento CC é do tipo Split-Capacitor, com o neutro da rede elétrica ligado ao ponto central dos capacitores. Um dos inversores implementa o inversor série, composto por um filtro indutivo e um transformador de acoplamento à rede elétrica. Outros três inversores implementam o inversor paralelo trifásico. Cada um deles conta com um filtro LC de saída. O sistema fotovoltaico é ligado diretamente ao barramento CC do sistema UPQC. Com o intuito de maximizar o aproveitamento da energia disponibilizada pelo arranjo fotovoltaico, é implementado o método de MPPT Perturba e Observa (P&O). A UPQC opera no modo de compensação dual, onde os inversores série e paralelo são configurados para operar como fontes de corrente e de tensão senoidais, respectivamente. Para a geração da corrente senoidal de referência para o inversor série, é utilizado um algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrono (SRF), o qual recebe informações do ângulo de fase da rede elétrica, obtido por um algoritmo PLL, das correntes drenadas pelas cargas, da corrente de compensação de tensão no barramento CC e da estimação de corrente vinda do painel fotovoltaico a ser injetada na rede, chamado de algoritmo de feedfoward. Para a geração das tensões de referência para os inversores paralelos, são utilizados apenas o valor de pico e o ângulo de fase da rede elétrica. Para controlar os sistemas envolvidos, foi desenvolvido uma estratégia de controle com controladores ressonantes no espaço de estados. Os ganhos de realimentação de estados foram calculados através do método LQR (Linear-Quadratic Regulador). Por fim, o desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações computacionais, permitindo validar o estudo realizado.